MIKÄ ON EKOLOGISEN KYMMENYKSEN LAKI TAI 10%? - BIOLOGIA - 2026

Kymmenysten laki ekologinen, ekologinen lakia tai 10% herättää miten energiaa kulkee sen johtamista eri trofiatasoilla. Usein väitetään myös, että tämä laki on yksinkertaisesti suora seuraus termodynamiikan toisesta laista.

Ekologinen energia on osa ekologiaa, joka pyrkii määrittelemään yllä esitetyt suhteet. Raymond Lindemannin (varsinkin hänen vuonna 1942 tekemässä perustavanlaatuisessa työssään) katsottiin olevan se, joka perusti tämän tutkimuksen alueen.

Kuva 1. Troofinen verkko. Lähde: Thompsma, Wikimedia Commonsista

Hänen työnsä keskittyi ruokaketjun ja rainan käsitteisiin ja energiansiirron tehokkuuden kvantifiointiin eri troofisten tasojen välillä.

Lindemann alkaa tapahtuneesta auringonsäteilystä tai energiasta, jonka yhteisö vastaanottaa, kasvien suorittamalla sieppauksella fotosynteesin avulla, ja seuraa edelleen sieppausta ja sen myöhempää käyttöä kasvissyöjille (ensisijaiset kuluttajat) ja sitten lihansyöjille (toissijaiset kuluttajat)) ja lopulta hajottajien toimesta.

Mikä on ekologinen kymmenysslaki?

Lindemannin edelläkävijän työn jälkeen troofisten siirtotehokkuuksien oletettiin olevan noin 10%; itse asiassa jotkut ekologit viittasivat 10 prosentin lakiin. Siitä lähtien tästä aiheesta on kuitenkin syntynyt useita sekaannuksia.

Tietysti ei ole olemassa mitään luonnonlakia, jonka seurauksena tarkalleen kymmenesosa yhdestä troofiselle tasolle kulkevasta energiasta siirtyy seuraavalle.

Esimerkiksi troofisten tutkimusten kokoelma (meri- ja makean veden ympäristöissä) paljasti, että troofisten tasojen mukaan siirron hyötysuhteet olivat välillä noin 2–24%, vaikka keskiarvo oli 10,13%.

Pääsääntönä, jota voidaan soveltaa sekä vesieliöihin että maanpäällisiin järjestelmiin, voidaan sanoa, että kasvissyöjien toissijainen tuottavuus on yleensä suunnilleen, suuruusluokkaa pienempi kuin sen perustason tuottavuus, johon se perustuu.

Tämä on usein johdonmukainen suhde, jota ylläpidetään kaikissa rehujärjestelmissä ja jolla on taipumus muuttua pyramidityyppisiksi rakenteiksi, joissa kasvit tarjoavat pohjan ja tälle pohjalle perustetaan pienempi, ensisijaisista kuluttajista, johon toinen (jopa pienempi) toissijainen kuluttaja perustuu.

Organisaatiotasot

Kaikki elävät asiat vaativat ainetta ja energiaa; heillä on merkitystä kehonsa ja energiansa rakentamiseksi elintärkeiden toimintojen suorittamiseksi. Tämä vaatimus ei rajoitu yksittäiseen organismiin, vaan ulottuu korkeampaan biologiseen organisaatiotasoon, jonka nämä yksilöt voivat noudattaa.

Nämä organisaatiotasot ovat:

• Eliöyhteisön: organismien saman lajin, jotka elävät samassa tietyllä alueella.
• Biologinen yhteisö: joukko organismien eri lajien tai populaatioiden jotka elävät tietyllä alueella ja olla vuorovaikutuksessa kautta ruokaa tai trofia suhde).
• Ekosysteemi: vaikeimmista taso biologisen organisaation koostuu yhteisö liittyy sen elottoman ympäristön - vettä, auringonvaloa, ilmasto- ja muut tekijät - joiden kanssa se vuorovaikuttaa.

Trofiset tasot

Ekosysteemissä yhteisö ja ympäristö muodostavat energia- ja ainevirtoja.

Ekosysteemin organismit on ryhmitelty "roolin" tai "toiminnan" perusteella, jonka ne suorittavat ruoka- tai troofisissa ketjuissa; Näin puhumme tuottajien, kuluttajien ja hajottajien troofisista tasoista.

Jokainen näistä troofisista tasoista on vuorovaikutuksessa fysikaalis-kemiallisen ympäristön kanssa, joka tarjoaa olosuhteet elämälle, ja toimii samalla energian ja aineen lähteenä ja lähteenä.

peruskäsitteet

Brutto ja nettotuotanto

Ensinnäkin on määriteltävä ensisijainen tuottavuus, joka on määrä, jolla biomassa tuotetaan pinta-alayksikköä kohti.

Se ilmaistaan ​​yleensä energiayksikköinä (džoulit neliömetriä kohti päivässä) tai kuiva-orgaanisen aineen yksikköinä (kilogrammat hehtaaria kohti vuodessa) tai hiilenä (hiilen massa kiloina neliömetriä kohti vuodessa).

Yleensä, kun viitataan kaikkeen fotosynteesin kiinteään energiaan, kutsumme sitä yleensä bruttomäärän tuottavuuteen (PPG).

Tästä osuus kuluu itse autotrofien (RA) hengitykseen ja häviää lämmön muodossa. Alkutuotanto (PPN) saadaan vähentämällä tämä määrä PPG: stä (PPN = PPG-RA).

Tätä alkutuotantoa (PPN) on heterotrofien (nämä ovat bakteerit, sienet ja muut tunnetut eläimet) lopullisesti kulutusta varten.

Toissijainen tuottavuus

Toissijaisella tuottavuudella (PS) määritellään heterotrofisten organismien tuottaman uuden biomassan nopeus. Toisin kuin kasveissa, heterotrofisissa bakteereissa, sienissä ja eläimissä, he eivät voi tehdä tarvittavia monimutkaisia, energiarikkaita yhdisteitä yksinkertaisista molekyyleistä.

He saavat aina aineensa ja energiansa kasveista, mitä he voivat tehdä suoraan kuluttamalla kasvimateriaalia tai epäsuorasti ruokkimalla muita heterotrofeja.

Juuri tällä tavalla kasvit tai fotosynteettiset organismit (joita kutsutaan myös tuottajiksi) muodostavat ensimmäisen troofisen tason yhteisössä; Ensisijaiset kuluttajat (jotka ruokkivat tuottajia) muodostavat toisen troofisen tason ja toissijaiset kuluttajat (joita kutsutaan myös lihansyöjiksi) muodostavat kolmannen tason.

Siirrä hyötysuhteet ja energiapolut

Kunkin mahdollisen energiareitin kautta kulkevan nettotuotannon suhteet riippuvat viime kädessä siirtotehokkuuksista, toisin sanoen tavasta, jolla energiaa käytetään ja kuljetetaan tasolta toiselle. muut.

Energiansiirron tehokkuusluokat

Energiansiirtotehokkuutta on kolme luokkaa, ja näiden hyvin määriteltyjen avulla voimme ennustaa energian virtausmallin troofisilla tasoilla. Nämä luokat ovat: kulutustehokkuus (EC), assimilaatiotehokkuus (EA) ja tuotannon tehokkuus (EP).

Määrittäkäämme nyt nämä kolme mainittua luokkaa.

Matemaattisesti voimme määritellä kulutuksen tehokkuuden (EC) seuraavasti:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Mistä voimme nähdä, että EC on prosenttiosuus käytettävissä olevasta kokonaistuottavuudesta (P _n-1), jonka tehokkaasti naulaa ylempi vierekkäinen troofinen osasto (I _n).

Esimerkiksi laiduntamisjärjestelmän pääasiakkaiden kannalta EC on kasvinsyöjien kuluttaman PPN: n prosenttiosuus (ilmaistuna energiayksikköinä ja aikayksikköinä).

Jos tarkoitamme toissijaisia ​​kuluttajia, niin se olisi yhtä suuri kuin lihansyöjien kuluttamien kasvissyöjien tuottavuusprosentti. Loput kuolevat syömättä ja pääsevät rappeutumisketjuun.

Toisaalta assimilaatiotehokkuus ilmaistaan ​​seuraavasti:

EA = A _n / I _n × 100

Tarkoitamme jälleen prosentuaalista osuutta, mutta tällä kertaa sitä osaa energiasta, joka tulee ruoasta ja jonka kuluttaja nauttii troofisessa osastossa (I _n) ja jonka ruoansulatusjärjestelmä vastaa (A _n).

Tämä energia on käytettävissä kasvulle ja työn suorittamiselle. Loppuosa (osa, joka ei ole rinnastettu) häviää ulosteiden mukana ja siirtyy sitten hajottajien troofiselle tasolle.

Lopuksi tuotannon tehokkuus (EP) ilmaistaan:

joka on myös prosenttiosuus, mutta tässä tapauksessa viitataan assimiloituneeseen energiaan (A _n), joka lopulta sisällytetään uuteen biomassaan (P _n). Kaikki vastaamaton energinen jäännös häviää lämmön muodossa hengityksen aikana.

Tuotteita, kuten eritteiden ja / tai eritteet (runsaasti energiaa), jotka ovat osallistuneet aineenvaihduntaan, voidaan pitää tuotannon, P _n, ja ovat saatavilla, kuten ruumiiden varten hajottajina.

Globaali siirtotehokkuus

Kun nämä kolme tärkeätä luokkaa on määritelty, voimme nyt kysyä itseltämme "globaalia siirtotehokkuutta" troofiselta tasolta toiselle, jonka yksinkertaisesti antaa aiemmin mainittujen tehokkuustekijöiden tuote (EC x EA x EP).

Puhelinkielellä ilmaistuna voidaan sanoa, että tason tehokkuuden antaa se, mikä voidaan tehokkaasti nauttia, joka sitten rinnastetaan ja lopulta sisällytetään uuteen biomassaan.

Minne menetetty energia menee?

Kasvinsyöjiä tuottavuus on aina alhaisempi kuin kasveilla, joilla he syövät. Voisimme sitten kysyä itseltämme: minne menetetty energia menee?

Jotta vastataan tähän kysymykseen, meidän on kiinnitettävä huomiota seuraaviin tosiseikkoihin:

1. Kasvinsisäiset eivät kuluta kaikkea kasvin biomassaa, koska suuri osa siitä kuolee ja pääsee hajoajien (bakteerit, sienet ja loput matriisit) troofiselle tasolle.
2. Kaikkia kasvissyöjien kuluttamaa biomassaa eikä lihansyöjien vuorollaan käyttämien kasvissyöjien biomassaa ei ole rinnastettu, ja sitä on saatavana sisällytettäväksi kuluttajan biomassaan; osa menetetään ulosteiden mukana ja siirtyy siten hajottajille.
3. Kaikkia assimiloitunutta energiaa ei todellakaan muunneta biomassaksi, koska osa siitä häviää kuumuutena hengityksen aikana.

Tämä tapahtuu kahdesta perussyystä: Ensinnäkin siitä syystä, että ei ole 100% tehokasta energian muuntoprosessia. Toisin sanoen, muutoksessa on aina lämpöhäviö, joka on täysin termodynamiikan toisen lain mukainen.

Toiseksi, koska eläinten on tehtävä työtä, joka vaatii energiamenoja ja mikä puolestaan ​​merkitsee uusia menetyksiä lämmön muodossa.

Nämä kuviot esiintyvät kaikilla troofisilla tasoilla, ja kuten termodynamiikan toisessa laissa ennustetaan, osa energiasta, jonka yritetään siirtää tasolta toiselle, kuluu aina käyttökelvottoman lämmön muodossa.

Viitteet

1. Caswell, H. (2005). Ruokaverkot: Liitettävyydestä energiatehokkuuteen. (H. Caswell, toim.). Edistymistä ekologisessa tutkimuksessa (osa 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
2. Curtis, H. et ai. (2008). Biologia. 7. painos. Buenos Aires-Argentiina: Toimittaja Médica Panamericana. ss. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Ruokaverkot ja säilytyspaikat: Phytotelmatan luonnonhistoria ja ekologia. Cambridge University Press. ss. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Ekologian troofinen - dynaaminen näkökulma. Ecology, 23, 399-418.
5. Pascual, M., ja Dunne, JA (2006). Ekologiset verkot: Rakenteen yhdistäminen ruokahakemistojen dynamiikkaan. (M. Pascual & JA Dunne, toim.) Santa Fe -instituutin tutkimukset monimutkaisuustieteistä. Oxford University Press. ss. 405.